Warum sollte das James-Webb-Weltraumteleskop eine adaptive Optik außerhalb der Atmosphäre benötigen?

Adaptive Optik wird im Allgemeinen mit Bodenteleskopen verwendet, um atmosphärische Verzerrungen oder Seeing zu korrigieren . Derzeit wird es hauptsächlich im Infrarotbereich verwendet, beginnt jedoch auch bei längeren sichtbaren Wellenlängen (siehe hervorragende Antworten hier und hier ) und wird auch in Software auf Radioteleskop-Arrays angewendet .

In der jüngsten AMA Nr. 1 des Projektwissenschaftlers John Mather wird auch die Verwendung adaptiver Optiken in Bodenteleskopen mit großer Apertur zur potenziellen Abbildung von Exoplaneten erwähnt. Die JWST FAQ #7 wirbt dafür, ein Teleskop im Weltraum als Alternative zur adaptiven Optik am Boden zu platzieren.

In dem Business-Insider-Artikel versucht die NASA, einen Teil ihres goldenen Riesenteleskops geheim zu halten, wird die Verwendung von adaptiver Optik auf dem JWST-Sekundärspiegel erwähnt und im großen Bild unten mit einem roten Pfeil dargestellt. Außerdem werden zwei Screenshots aus dem YouTube-Video von NASA Goddard gezeigt.

Da sich der JWST außerhalb der Atmosphäre befindet und daher keine adaptive Optik benötigt, wofür würde die adaptive Optik benötigt? Oder ist der BI-Artikel falsch und das ist einfach eine aktive Spiegelhalterung ohne AO ?

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oben: Zwei Einzelbilder aus dem YouTube-Video von NASA Goddard

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oben: JWST-Sekundärspiegelmechanismus, von Business Insider mit einem Pfeil versehen – Quellenangabe NASA/Chris Gunn Originalbild

Adaptive Optik wird nicht nur zur Korrektur atmosphärischer Verzerrungen verwendet, sondern auch zur Beseitigung anderer möglicher Fehler, die durch die Sammelfläche des Teleskops verursacht werden, wie z. B. kleine Mängel im Spiegel.
@Phiteros kannst du bitte ein Beispiel zitieren und verlinken, oder ist es nur eine Vermutung? Warum nicht die Mängel vor dem Start beheben?
Ich kann wahrscheinlich einen finden, aber ich bin gerade auf dem Handy.
Unvollkommenheiten, die durch Startvibrationen oder durch Ungenauigkeit des Entfaltungsvorgangs (mechanische Systeme haben immer etwas Spiel) verursacht werden, können vor dem Start nicht korrigiert werden.
@ Hobbes Theorie oder Tatsache? Ich bin mir immer noch nicht sicher, ob JWST AO hat oder nicht.
Dass Prelaunch-Prozeduren möglicherweise keine Ereignisse während des Starts korrigieren können, ist gesunder Menschenverstand. Ich werde nach weiteren Informationen über JWST suchen.
@Hobbes In der Tat, aber ich denke, dass jedes der primären Segmente einfach selbst Dreipunkt-Aktuatoren zur Korrektur der z-Position und der 2D-Neigung haben würde, anstatt zu versuchen, all diese Korrekturen für alle 18 primären Segmente mit einem durchzuführen extrem kompliziert sekundär. Da das Primärteil selbst eine größere Entfaltung durchführen muss, kann es ohne diese Art von Anpassung pro Segment unmöglich korrekt sein.
Der Wissenschaftler des JWST-Projekts ist John Mather, nicht Dave Mather. Siehe: en.wikipedia.org/wiki/John_C._Mather

Antworten (3)

Die Haupt- und Fangspiegel am JWST können eingestellt werden :

Einen so großen Spiegel ins All zu schicken, ist nicht machbar. Stattdessen entwickelten Webb-Ingenieure und -Wissenschaftler eine einzigartige Lösung – den Bau von 18 Spiegeln, die gemeinsam wie ein großer Spiegel wirken. Diese Spiegel sind in drei zusammenklappbare Teile verpackt - viel einfacher in eine Rakete zu passen. Jeder Spiegel besteht aus Beryllium und wiegt ungefähr 20 Kilogramm (46 Pfund). Einmal im Weltraum, ist es eine weitere Herausforderung, diese Spiegel dazu zu bringen, sich korrekt auf weit entfernte Galaxien zu fokussieren. Aktuatoren oder winzige mechanische Motoren bieten die Antwort auf das Erreichen eines einzigen perfekten Fokus.

Die primären und sekundären Spiegelsegmente werden beide von sechs Aktuatoren bewegt, die an der Rückseite der Spiegel angebracht sind. Das Primärsegment hat einen zusätzlichen Aktuator in der Mitte des Spiegels, der seine Krümmung anpasst. Das dritte Spiegelsegment bleibt stationär.

Lee Feinberg, Webb Optical Telescope Element Manager am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Md., erklärte: „Die Ausrichtung der Hauptspiegelsegmente, als ob sie ein einziger großer Spiegel wären, bedeutet, dass jeder Spiegel auf 1/10.000 der Dicke eines menschlichen Haares ausgerichtet ist . Diese Ausrichtung muss bei 50 Grad über dem absoluten Nullpunkt erfolgen! Noch erstaunlicher ist, dass die Ingenieure und Wissenschaftler, die am Webb-Teleskop arbeiten, buchstäblich erfinden mussten, wie das geht.“

Jeder Spiegel kann an nur 7 Stellen eingestellt werden : an jeder Ecke des Sechsecks und in der Mitte. Dies scheinen zu wenige Punkte zu sein, um wirklich adaptive Optik zu machen. In der adaptiven Optik passen Sie die Form des Spiegels selbst an mehreren Stellen an, um Änderungen in der Lichtwellenfront zu kompensieren, wenn sie verzerrt ist.

Diese 7 Spots sind aus einem Grund einstellbar: um die 18 Segmente des Primärspiegels aufeinander auszurichten und um den Primär- und Sekundärspiegel nach dem Start an den Rest des optischen Pfads anzupassen.

Angesichts der Menge an Informationen, die auf der eigenen Website der NASA verfügbar sind, sieht der Business Insider-Artikel wie Clickbait aus. Da wird nichts verheimlicht.

Der Artikel scheint durch die absichtliche Defokussierung, Unschärfe oder Digitalisierung des Sekundärspiegels ausgelöst worden zu sein, wie im Video um 01:37 Uhr und im kleineren Bild links in meiner Frage deutlich zu sehen ist die Zitate der NASA in diesem Artikel. Es ist ziemlich glaubhaft, dass der Artikel bezüglich der AO falsch ist, aber das YouTube-Video von NASA Goddard enthält aus irgendeinem Grund absichtlich etwas unscharf .
Befinden sich die sechs Aktuatoren an den sechs Ecken oder handelt es sich um eine 3-Punkt-Halterung mit zwei Aktuatoren an jeder Ecke, wie bei einer Standard- Steward-Plattform ? Wenn man bedenkt, dass der siebte tatsächlich die Krümmung jedes Spiegelsegments verzerrt, hat er das Potenzial, "adaptiv" zu sein. Die optische Figur jedes Elements selbst ist nicht notwendigerweise statisch – die Krümmung der reflektierten Wellenfront jedes Segments kann unabhängig geändert werden.
Die Unschärfe kann auf einen übereifrigen ITAR-Beamten zurückzuführen sein.
Könnte sein - übereifrig und gleichzeitig zu wenig wachsam, wenn man bedenkt, dass die zweite Einstellung um 03:08 größer und dennoch unverwackelt ist.
Auf Ihrer verlinkten Seite jwst.nasa.gov/mirrors.html und in dem dort verlinkten Video youtu.be/4gvPl3qWZIM scheinen die Hauptspiegelelemente an drei Stellen mit "hexapodartiger" Betätigung (plus dem zentralen "deformierenden" Aktuator montiert zu sein ).
Ich bin zurückgegangen und habe mir das Video noch ein paar Mal angesehen. Der Hexapod wird aus kinematischer Sicht wirklich an drei Stellen befestigt (obwohl es physisch sechs sind), um die Position und Ausrichtung des Spiegels anzupassen, ohne seine Figur zu ändern . Der vollständig separate Krümmungsradius-Aktuator verbindet sich an sieben zusätzlichen Stellen (Mitte und sechs Ecken), aber nur, um an der Mitte in Bezug auf die Kante zu drücken oder zu ziehen, wodurch der Krümmungsradius geändert wird, ohne Position oder Ausrichtung zu ändern (zumindest nicht durch sehr viel). Insgesamt gibt es zehn (bzw. dreizehn) Anlaufstellen.

Es scheint, dass die Aktuatoren für die anfängliche Ausrichtung da sind. Sollte es nötig sein, und ich wette, das wird es, sollten und werden die Servomotoren auch für die adaptive Optik bei Beobachtungen verwendet werden. Warum all die Hardware/Software verschwenden, die für die Ausrichtung verwendet wurde? Die NASA war schon immer gut darin, mehrere Fliegen mit einer Klappe zu schlagen.

Kenny, P.Eng.

Ich muss Ihnen in Bezug auf den Einfallsreichtum der Leute bei der NASA zustimmen. Ich bin mir nicht sicher, ob es die Möglichkeit gibt, echte adaptive Optik zu machen - die Figur des Spiegels zu verformen, um die Wellenfront zu korrigieren. Willkommen bei Stack Exchange übrigens! Ich kann sehen, dass Sie bisher eine positive und eine negative Stimme haben. Wenn Sie sich andere Antworten ansehen, werden Sie feststellen, dass eine Antwort im Allgemeinen ein wenig sachliche Unterstützung haben muss – normalerweise etwas Mathematik, einen Link oder eine detaillierte Erklärung.

TJW, el espejo primario no está diseñado para corregir las aberraciones ópticas, el movimiento de cada espejo no correge a un sistema de óptica adaptativa. Basta ver las fotografías de las estrellas con ocho rayos.

Hola Héctor, willkommen bei Stack Exchange! Sie haben Recht, der JWST hat keine adaptive Optik. Ich habe Google Translate für Ihre Antwort ausprobiert, aber es funktioniert nicht gut für technische Dinge, daher bin ich mir nicht sicher, was Sie genau gesagt haben. Leider erfordern die meisten Stack Exchange-Sites Beiträge auf Englisch. Wenn Sie also versuchen können, etwas Englisch hinzuzufügen, denke ich, dass andere Ihren Beitrag bearbeiten und verbessern können. Wir haben viele Mitglieder, die Englisch nicht als Muttersprache sprechen, also machen Sie sich keine Sorgen, wenn es nicht perfekt ist. Wenn Sie auch einige Links hinzufügen könnten, um Ihre Antwort zu unterstützen, wäre das großartig. Vielen Dank!
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Atsakymų tikimasi anglų kalba, tut mir leid. Englisch ist für mich auch keine geborene Sprache.
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